KR101373680B1 - Control apparatus of rudder angle - Google Patents

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KR101373680B1 KR1020130119721A KR20130119721A KR101373680B1 KR 101373680 B1 KR101373680 B1 KR 101373680B1 KR 1020130119721 A KR1020130119721 A KR 1020130119721A KR 20130119721 A KR20130119721 A KR 20130119721A KR 101373680 B1 KR101373680 B1 KR 101373680B1
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조원효
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엘아이지넥스원 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B63H25/38—Rudders

Abstract

Provided in the present invention is an apparatus for controlling a helm angle, including: a drive unit which drives a straight-line motion; a variable slide unit which is formed along a steering shaft, with mobility, which is combined to the steering shaft and restrained to the rotational direction of the steering shaft; and a link portion connected to the drive unit and the variable slide unit, to be separated from the center of the steering shaft, so as to convert the straight-line motion of the drive unit into the rotary motion of the steering shaft. Provided is an excellent effect of adjusting the displacement of a helm angle, corresponding to the running speed of an underwater vehicle.

Description

타각조정장치{Control apparatus of rudder angle}Control apparatus of rudder angle

본 발명은 타각조정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 무인잠수정과 같은 수중운동체의 주행 방향을 결정하는 타(rudder)의 타각을 조절하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a steering angle adjustment device, and more particularly, to an apparatus for adjusting the steering angle of the rudder to determine the running direction of the underwater vehicle, such as an unmanned submersible.

통상적으로 수중운동체의 경우. 조향을 위한 타가 후미에 마련된다.Typically for underwater vehicles. A steering gear is provided at the rear.

대한민국 공개특허 제10-2011-0004981호(2011.01.17. 공개, 이하, 본 문헌이라 한다.)에서는 무인잠수정을 기재하고 있다.Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2011-0004981 (published Jan. 17, 2011, hereinafter referred to as the present document) describes an unmanned submerged crystal.

본 문헌에 기재되어 있는 무인잠수정은 동체 후미에 타가 설치되어 있다. 그리고 타의 각도를 변화시켜 무인잠수정의 추진방향을 조절하는 조향수단이 구성된다. 이 조향수단은 사출모터와 타 링크를 포함한다.
The unmanned submersible described in this document is provided with a rudder at the rear of the fuselage. And steering means for adjusting the propulsion direction of the unmanned submersible by changing the angle of the rudder is configured. This steering means includes an injection motor and other links.

그러나 이러한 타는 주행 속도가 가변하는 수중운동체에 적합하지 않을 수 있다. 예를 들어, 소형 무인잠수정은 목표 활동을 위해 주행 속도의 변화가 잦고 그 폭이 클 수 있다. 이때, 타에 가해지는 토크도 크게 변화한다. 즉, 타에 가해지는 최대 토크와 최소 토크 간의 차이가 커지게 된다. 수중운동체의 저속 주행 시에는 타에 가해지는 토크가 작기 때문에, 수중운동체의 안정적인 자세 유지를 위해서는 타각 변위가 상당히 커져야 한다.However, these rides may not be suitable for underwater vehicles with variable driving speeds. For example, small unmanned submersibles may vary and vary widely in speed for targeted activity. At this time, the torque applied to the rudder also changes greatly. That is, the difference between the maximum torque applied to the rudder and the minimum torque becomes large. Since the torque applied to the rudder is small when the underwater vehicle travels at a low speed, the displacement of the rudder angle must be considerably increased in order to maintain a stable posture of the underwater vehicle.

그러나 본 문헌에 기재된 바와 같은 타는 타각 변위가 고정되어 있기 때문에 수중운동체의 주행 속도에 대응하여 최대 타각 변위 및 최소 타각 변위를 가변 할 수 없는 문제점이 있다.However, since the rudder angle displacement as described in this document is fixed, there is a problem in that the maximum rudder displacement and the minimum rudder displacement cannot be changed corresponding to the running speed of the underwater vehicle.

특히, 타를 구동시키는 액츄에이터는 타의 최대 타각 변위 및 최소 타각 변위를 고려하여 설계되는 것을 고려할 때, 액츄에이터에 대한 필요 이상의 마진 설계가 이루어질 수 있는 위험이 있다.In particular, considering that the actuator for driving the rudder is designed in consideration of the maximum rudder displacement and the minimum rudder displacement of the rudder, there is a risk that a margin design more than necessary for the actuator can be achieved.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수중운동체의 주행속도에 대응하여 타각 변위를 조절할 수 있는 타각조정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a steering angle adjusting device capable of adjusting the steering angle displacement corresponding to the traveling speed of the underwater vehicle.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 직선 구동하는 구동부와, 타축을 따라 이동가능하게 형성되되 상기 타축의 회전방향으로는 구속되게 상기 타축에 결합하는 가변슬라이드부 및 상기 구동부에 연결되고 상기 타축의 축 중심에서 이격되도록 상기 가변슬라이드부에 연결되어 상기 구동부의 직선 구동을 상기 타축의 회전 구동으로 변환하는 링크부를 포함하는 타각조정장치를 제공할 수 있다.The present invention for achieving the above object is a linear drive unit, a variable slide unit coupled to the other shaft and coupled to the other shaft is formed to be movable along the other axis to be constrained in the rotational direction of the other axis and the other shaft of the other shaft It is possible to provide a steering angle adjusting device including a link portion connected to the variable slide portion so as to be spaced apart from the center of the shaft and converting linear driving of the driving portion into rotational driving of the other shaft.

바람직하게는, 상기 구동부는 상기 타축의 축방향과 수직한 방향으로 직선 구동할 수 있다.Preferably, the driving unit may linearly drive in a direction perpendicular to the axial direction of the other axis.

바람직하게는, 상기 타축에는 축방향으로 레일이 형성되고, 상기 가변슬라이드부는 상기 레일에 결합되는 슬라이더를 포함할 수 있다.Preferably, the other shaft is formed with a rail in the axial direction, the variable slide portion may include a slider coupled to the rail.

바람직하게는, 상기 타축에는 축방향으로 랙부가 형성되고, 상기 가변슬라이드부는, 상기 슬라이더에 결합하는 모터와 상기 모터에 연결되는 피니언을 포함하는 슬라이더구동부와, 상기 모터와 연결되어 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.Preferably, the other shaft is formed with a rack portion in the axial direction, the variable slide portion, a slider driving portion including a motor coupled to the slider and the pinion connected to the motor, and connected to the motor to drive the motor It may include a control unit for controlling.

바람직하게는, 상기 링크부는, 리니어구동부와 제1 링크로 연결되는 핀조인트와, 상기 핀조인트와 제2 링크로 연결되는 볼조인트와, 상기 볼조인트와 상기 슬라이더를 연결하는 암(arm)을 포함할 수 있다.Preferably, the link unit includes a pin joint connected to the linear driving unit and the first link, a ball joint connected to the pin joint and the second link, and an arm connecting the ball joint and the slider. can do.

바람직하게는, 상기 제어부는, 주행속도가 상대적으로 큰 제1 조건과, 주행속도가 상대적으로 작은 제2 조건 중, 상기 제1 조건보다 상기 제2 조건에서 상기 볼조인트와 상기 타축의 수직 거리가 더 짧도록 상기 모터를 제어할 수 있다.Preferably, the control unit may be configured such that a vertical distance between the ball joint and the other axis is less than the first condition among the first condition where the travel speed is relatively large and the second condition where the travel speed is relatively small. The motor can be controlled to be shorter.

바람직하게는, 상기 구동부는 리니어액츄에이터일 수 있다.Preferably, the driving unit may be a linear actuator.

본 발명에 따른 타각조정장치에 따르면, 타축을 따라 이동하는 가변슬라이드부를 구비하여, 수중운동체의 주행 속도에 대응하여 타각 변위를 조절할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.According to the steering angle adjustment device according to the present invention, it is provided with a variable slide portion that moves along the other axis, to provide an advantageous effect that can adjust the steering angle displacement in response to the running speed of the underwater vehicle.

또한, 본 발명에 따른 타각조정장치에 따르면, 불필요한 마진 설계를 줄여 리니어액츄에이터와 같은 구동부를 소형화할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.In addition, according to the steering angle adjustment device according to the present invention, it provides an advantageous effect that can reduce the unnecessary margin design to miniaturize the drive unit, such as a linear actuator.

도 1은 수중운동체의 타각 변위를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 타각조정장치를 도시한 도면,
도 3은 타축의 축 중심과 암(arm)을 도시한 도면,
도 4는 도 2에서 도시한 가변슬라이드부를 도시한 도면,
도 5는 도 2에서 도시한 가변슬라이드부의 구성을 상세하게 도시한 도면,
도 6은 고속 주행 시, 가변슬라이드부의 위치를 도시한 도면,
도 7은 저속 주행 시, 가변슬라이드부의 위치를 도시한 도면이다.1 is a view showing the displacement of the steering angle of the underwater vehicle,
2 is a view showing a steering angle adjustment device according to an embodiment of the present invention,
3 shows the axis center and arm of the other axis,
4 is a view showing a variable slide unit shown in FIG.
5 is a view showing in detail the configuration of the variable slide unit shown in FIG.
6 is a view illustrating a position of a variable slide unit at high speed;
7 is a diagram illustrating the position of the variable slide unit at low speed.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.

먼저, 도 1을 참조하여 타각 변위를 설명한다.First, the steering angle displacement will be described with reference to FIG. 1.

도 1에서 도시한 바와 같이. 타각 변위(R1, R2)는 타(10)가 타토크(T)에 의해 움직일 수 있는 범위를 의미하는 것으로, 수중운동체의 주행 방향을 조절하는 범위와 대응된다. 여기서, 수중운동체란. 무인 잠수정일 수 있다.As shown in FIG. The steering angle displacements R1 and R2 mean a range within which the rudder 10 can move by the torque T, and corresponds to a range for adjusting the running direction of the underwater vehicle. Here, the underwater vehicle. It can be an unmanned submersible.

수중운동체의 저속 주행 시에는 타토크가 작기 때문에 수중운동체의 안정적인 자세를 유지하기 위해서는 타각 변위가 커지는 것이 좋다. 반대로, 수중운동체의 고속 주행 시에는 타토크가 크기 때문에 타각 변위가 작아지는 것이 좋다.
Since the torque is small during the low speed running of the underwater vehicle, the displacement of the rudder angle may be increased to maintain a stable posture of the underwater vehicle. On the contrary, when the underwater vehicle travels at high speed, the torque is large, so that the displacement of the steering angle is small.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 타각조정장치를 도시한 도이다. 이러한, 도 1은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
2 is a view showing a steering angle adjustment device according to an embodiment of the present invention. As such, FIG. 1 illustrates only the main feature parts in order to conceptually clearly understand the present invention, and as a result, various modifications of the drawings are expected, and the scope of the present invention need not be limited by the specific shapes shown in the drawings. none.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 타각조정장치는 구동부(120)와, 가변슬라이드부(130)와, 링크부(140)를 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 2, the steering angle adjusting device according to an exemplary embodiment of the present invention may include a driving unit 120, a variable slide unit 130, and a link unit 140.

구동부(120)는 직선 구동하는 리니어액츄에이터일 수 있다. 그리고, 도 2에서 도시한 바와 같이, 타축(110)의 축방향을 z축 방향이라 할 때, 구동부(120)는 타축(110)의 축방향과 수직인 x축 방향으로 직선 구동할 수 있다.The driver 120 may be a linear actuator for linear driving. As shown in FIG. 2, when the axial direction of the other shaft 110 is referred to as the z-axis direction, the driving unit 120 may linearly drive in the x-axis direction perpendicular to the axial direction of the other shaft 110.

가변슬라이드부(130)는 타축(110)에 결합한다. 그리고, 가변슬라이드부(130)와 구동부(120)는 링크부(140)에 의해 연결된다. 링크부(140)는 구동부(120)의 직선 운동을 타축(110)의 회전 운동으로 변환시킨다. The variable slide unit 130 is coupled to the other shaft (110). In addition, the variable slide unit 130 and the driving unit 120 are connected by the link unit 140. The link unit 140 converts the linear motion of the driving unit 120 into the rotational motion of the other shaft 110.

이러한 링크부(140)는 구동부(120)와 제1 링크(141)로 연결되는 핀조인트(142)와, 핀조인트(142)와 제2 링크(143)로 연결되는 볼조인트(144)와, 볼조인트(144)와 슬라이더(131)를 연결하는 암(145)을 포함할 수 있다.
The link unit 140 may include a pin joint 142 connected to the driving unit 120 and the first link 141, a ball joint 144 connected to the pin joint 142, and a second link 143. It may include an arm 145 connecting the ball joint 144 and the slider 131.

도 3은 타축의 축 중심과 암(arm)을 도시한 도면이다.3 is a view showing the axis center and the arm of the other axis.

도 3에서 도시한 바와 같이, 암(145)이 타축(110)의 축 중심(O)에서 떨어진 상태로 타축(110)에 연결되어 있기 때문에 구동부(120)가 직선 구동하면, 링크부(140)에 의해 암(145)이 움직이고 타축(110)이 회전하게 된다.
As shown in FIG. 3, since the arm 145 is connected to the other shaft 110 in a state away from the axis center O of the other shaft 110, when the driving unit 120 linearly drives the link unit 140. By the arm 145 is moved and the other shaft 110 is rotated.

도 4는 도 2에서 도시한 가변슬라이드부를 도시한 도면이고, 도 5는 도 2에서 도시한 가변슬라이드부의 구성을 상세하게 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating the variable slide unit illustrated in FIG. 2, and FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the variable slide unit illustrated in FIG. 2 in detail.

도 4 및 도 5를 병행 참조하면, 가변슬라이드부(130)는 타축(110)을 따라 이동가능하게 형성된다. 이를 위해, 타축(110)에는 축방향으로 레일(111)이 형성될 수 있다. 그리고, 가변슬라이드부(130)는 레일(111)에 결합하는 슬라이더(131)와 슬라이더(131)를 움직이는 슬라이더구동부(132)와, 제어부(133)를 포함할 수 있다.4 and 5, the variable slide unit 130 is formed to be movable along the other axis 110. To this end, the rail 111 may be formed in the other shaft 110 in the axial direction. The variable slide 130 may include a slider 131 coupled to the rail 111, a slider driver 132 moving the slider 131, and a controller 133.

이때, 슬라이더구동부(132)는 슬라이더(131)에 결합하는 모터(132a)와, 모터(132a)에 연결되는 피니언(132b)을 포함할 수 있다. 제어부(133)는 모터(132a)에 연결되어 모터(132a)의 구동을 제어한다. In this case, the slider driver 132 may include a motor 132a coupled to the slider 131 and a pinion 132b connected to the motor 132a. The controller 133 is connected to the motor 132a to control the driving of the motor 132a.

한편, 타축(110)에는 축방향으로 랙부(112)가 형성될 수 있다. 랙부(112)는 피니언(132b)과 맞물리게 된다.Meanwhile, the rack shaft 112 may be formed in the other shaft 110 in the axial direction. The rack portion 112 is engaged with the pinion 132b.

모터(132a)에 의해 피니언(132b)이 회전하면, 슬라이더(131)는 레일(111)을 따라 이동하게 된다. 제어부(133)는 모터(132a)의 구동을 제어함으로써, 가변슬라이드부(130)의 위치를 조절할 수 있게 된다.
When the pinion 132b is rotated by the motor 132a, the slider 131 moves along the rail 111. The controller 133 may control the driving of the motor 132a to adjust the position of the variable slide 130.

도 6은 고속 주행 시, 가변슬라이드부의 위치를 도시한 도면이고, 도 7은 저속 주행 시, 가변슬라이브부의 위치를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating the position of the variable slide unit at high speed, and FIG. 7 is a diagram illustrating the position of the variable slide unit at low speed.

제어부(133)는 수중운동체가 고속 주행할 때에는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 볼조인트(144)와 타축(110)의 수직 거리(D1)(도면의 y축 방향 기준)가 저속 주행할 때 보다 상대적으로 길어지도록 모터(132a)의 구동을 제어할 수 있다. The controller 133, when the underwater vehicle is traveling at high speed, as shown in FIG. 6, when the vertical distance D1 (based on the y-axis direction in the drawing) between the ball joint 144 and the other shaft 110 travels at a low speed. The driving of the motor 132a may be controlled to be relatively longer.

반면에, 제어부(133)는 수중운동체가 저속 주행할 때에는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 볼조인트(144)와 타축(110)의 수직 거리(D2)(도면의 y축 방향 기준)가 고속 주행할 때 보다 상대적으로 짧아지도록 모터(132a)의 구동을 제어할 수 있다.
On the other hand, the controller 133 is a high speed when the underwater vehicle is traveling at a low speed, as shown in FIG. When driving, the driving of the motor 132a may be controlled to be shorter.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10: 타
110: 타축
111: 레일
112: 랙부
120: 구동부
130: 가변슬라이드부
131: 슬라이더
132: 슬라이더구동부
132a: 모터
132b: 피니언
133: 제어부
140: 링크부
141: 제1 링크
142: 핀조인트
143: 제2 링크
144: 볼조인트
145: 암10: other
110: thrust
111: rail
112: rack
120:
130: variable slide
131: slider
132: slider drive
132a: motor
132b: pinion
133:
140:
141: first link
142: pin joint
143: second link
144: ball joint
145: cancer

Claims (7)

직선 구동하는 구동부;
타축을 따라 이동가능하게 형성되되 상기 타축의 회전방향으로는 구속되게 상기 타축에 결합하는 가변슬라이드부; 및
상기 구동부에 연결되고 상기 타축의 축 중심에서 이격되도록 상기 가변슬라이드부에 연결되어 상기 구동부의 직선 구동을 상기 타축의 회전 구동으로 변환하는 링크부
를 포함하는 타각조정장치.A driving unit for driving linearly;
A variable slide unit which is formed to be movable along the other axis and is coupled to the other axis to be constrained in the rotational direction of the other axis; And
A link unit connected to the driving unit and connected to the variable slide unit so as to be spaced apart from the center of the other shaft, and converting a linear driving of the driving unit into a rotation driving of the other shaft
A steering angle adjustment device comprising a. 제1 항에 있어서,
상기 구동부는 상기 타축의 축방향과 수직한 방향으로 직선 구동하는 타각조정장치.The method according to claim 1,
The driving part steering apparatus for driving a straight line in the direction perpendicular to the axial direction of the other axis. 제1 항에 있어서,
상기 타축에는 축방향으로 레일이 형성되고,
상기 가변슬라이드부는 상기 레일에 결합되는 슬라이더를 포함하는 타각조정장치.The method according to claim 1,
The other shaft is formed with a rail in the axial direction,
The variable slide portion steering angle adjustment device including a slider coupled to the rail. 제3 항에 있어서,
상기 타축에는 축방향으로 랙부가 형성되고,
상기 가변슬라이드부는,
상기 슬라이더에 결합하는 모터와 상기 모터에 연결되는 피니언을 포함하는 슬라이더구동부와, 상기 모터와 연결되어 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 타각조정장치.The method of claim 3,
The other shaft is formed with a rack portion in the axial direction,
The variable slide unit,
And a slider driving part including a motor coupled to the slider and a pinion connected to the motor, and a control part connected to the motor to control driving of the motor. 제4 항에 있어서,
상기 링크부는,
리니어구동부와 제1 링크로 연결되는 핀조인트와, 상기 핀조인트와 제2 링크로 연결되는 볼조인트와, 상기 볼조인트와 상기 슬라이더를 연결하는 암(arm)을 포함하는 타각조정장치.5. The method of claim 4,
Wherein,
And a pin joint connected to the linear driving unit and the first link, a ball joint connected to the pin joint and the second link, and an arm connecting the ball joint and the slider. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 구동부는 리니어액츄에이터인 타각조정장치.The method according to claim 1,
A steering angle adjusting device wherein the drive unit is a linear actuator.
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